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申请/专利权人：北京师范大学

摘要：本发明涉及一种基于空间平面单应不动点约束的光场相机标定方法，所述标定方法包括：步骤1，采用标定平面的n幅光场图像，计算每幅光场图像中标定平面的单应矩阵；步骤2，根据单应矩阵的不动点约束确定每幅光场图像的主线方程；步骤3，根据主线方程计算光场相机的主点及每幅光场图像的主点偏移；步骤4，采用单应矩阵及主点计算焦距；步骤5，计算光场相机的旋转矩阵、平移向量及光场图像的平移参数；步骤6，建立射线重投影非线性优化函数，最终获取光场相机的最优内参数；所述标定方法基于空间平面单应不动点性质诱导出主线方程与单应矩阵的约束关系，且利用约束关系标定光场相机，标定精度高，具有普适性。

主权项：1.一种基于空间平面单应不动点约束的光场相机标定方法，其特征在于，所述标定方法包括如下步骤：步骤1，采用标定平面的n幅光场图像，计算每幅光场图像中标定平面的单应矩阵，包括：步骤1.1，输入棋盘格的n幅原始光场图像；步骤1.2，采用MATLAB光场解码工具包对n幅原始光场图像进行解码，获得光场图像；步骤1.3，采用MATLAB光场解码工具包中的角点提取函数提取棋盘格的n幅原始光场图像的角点坐标；步骤1.4，采用直接线性变换DLT算法计算每幅光场图像中标定平面的单应矩阵；步骤2，根据单应矩阵的不动点约束确定每幅光场图像的主线方程，包括：标定平面上的无穷远直线经过单应变换后得到消失线，消失线与像平面上的无穷远直线交于一点，该交点为标定平面单应变换下的单应不动点，进而得到单应矩阵与主线方程的约束关系；设第k幅原始图像的[ij]T光场图像的单应矩阵表示为对应的光场图像的主线表示为则从而得到光场图像的主线方程；步骤3，根据主线方程计算光场相机的点及每幅光场图像的主点偏移，包括：步骤3.1，在中心光场图像中，n幅光场图像对应的主线与主点的关系式表示为采用最小二乘法计算出光场相机的主点P及非中心光场图像的主点，从而得到每幅光场图像的主点偏移[Δu0Δv0]T；步骤3.2，设一个初始距离阈值，计算光场相机的主点到所有主线的几何距离，若主线到光场相机的主点的几何距离大于设定的初始距离阈值时，筛出不良位姿图像，筛选后，重新采用剩余的m幅图像的主线计算光场相机的主点，获得出准确的光场相机的主点及每幅光场图像的主点偏移；步骤4，利用单应矩阵及主点计算焦距：包括：根据步骤3中的光场相机的主点及每幅光场图像的主点偏移，对于每一幅光场图像，将光场图像坐标系的原点平移到对应的主点位置，进而光场相机的内参数矩阵及单应矩阵分别简化表示为根据单应矩阵与内参数矩阵的约束关系得到其中，为的前两列，进而求解方程组，得到光场图像对应的焦距fx、fy；步骤5，计算光场相机的旋转矩阵、平移向量及光场图像间的平移参数，包括：步骤5.1，根据单应矩阵与光场相机内外参数的关系，得到中心光场图像的单应矩阵每幅原始光场图像对应的旋转矩阵R＝[r1r2r3]及平移向量T＝[t1t2t3]T，其中，h1、h2及h3为的三个列向量；步骤5.2，采用得到非中心光场图像的单应矩阵求解非中心光场图像对应的平移向量Tij＝[t1-ikst2-jktt3]T，根据中心光场图像及非中心光场图像之间的约束关系获得光场图像的平移参数[kskt]T；步骤6，建立射线重投影非线性优化函数，最终获取光场相机的最优内参数，包括：步骤6.1，设光场相机的畸变模型表示为其中，u,vT、分别表示为未畸变的光线方向、畸变的光线方向，b1,b2T表示为畸变中心，d＝k1,k2,k3,b1,b2表示为畸变向量；步骤6.2，根据射线重投影误差的定义建立射线重投影非线性优化目标函数其中，Ρ表示为光场相机的全部内参数cx,cy,Du0,Dv0,fx,fy,ks,kt，Xw表示为空间点，迭代优化射线重投影非线性优化目标函数最终获取光场相机的最优内参数。

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